นักวิทยาศาสตร์ยุคต่าง ๆ ได้พยายามหาความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติของธาตุและนำมาจัดเป็นหมวดหมู่
ในปี พ.ศ. 2360 โยฮันน์ เดอเบอไรเนอร์ เป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่พยายามจัดธาตุเป็นกลุ่มละ 3 ธาตุตามสมบัติที่คล้ายคลึงกันเรียกว่า ชุดสาม โดยพบว่าธาตุกลางจะมีมวลอะตอมเป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของอีก 2 ธาตุที่เหลือ ตัวอย่างเช่น ธาตุ Na ที่เป็นธาตุกลางระหว่างธาตุ Li กับ K จะมีมวลอะตอมเท่ากับ 23 ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของธาตุ Li คือ 7 กับมวลอะตอมของธาตุ K คือ 39 แต่เมื่อนำหลักของชุดสามไปใช้กับธาตุกลุ่มอื่นที่มีสมบัติคล้ายกัน มวลอะตอมของธาตุกลางไม่ได้เป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของอีก 2 ธาตุที่เหลือ หลักชุดสามของเดอเบอไรเนอร์ จึงไม่เป็นที่ยอมรับในเวลาต่อมา
จอห์น
นิวแลนด์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เสนอกฎในการจัดธาตุเป็นหมวดหมู่เมื่อปี พ.ศ. 2407 ว่า ถ้านำธาตุมาเรียงลำดับตามมวลอะตอมจะพบว่าธาตุที่ 8 มีสมบัติคล้ายธาตุที่ 1 (ไม่รวมธาตุไฮโดรเจนและแก๊สเฉื่อย) เช่น ถ้าให้ธาตุ Li เป็นธาตุที่ 1 แล้ว ธาตุ Na จะเป็นธาตุที่ 8 ซึ่งมีสมบัติคล้ายกับธาตุ Li ดังตัวอย่างการจัดต่อไปนี้
Li Be B C N O F
Na Mg Al Si P S Cl
K Ca
การจัดเรียงธาตุตามแนวคิดของนิวแลนด์ใช้ได้ถึงธาตุแคลเซียม (Ca) เท่านั้น
อีกทั้งยังไม่สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดมวลอะตอมจึงเกี่ยวข้องกับสมบัติที่คล้ายคลึงกันของธาตุ กฎนี้จึงไม่เป็นที่ยอมรับ
ยูลิอุสโลทาร์ ไมเออร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน และ ดิมิทรี อิวา-โนวิช เมนเดเลเอฟ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ได้ศึกษารายละเอียดของธาตุต่าง ๆ มากขึ้นและมีข้อสังเกตเป็นอย่างเดียวกันในเวลาใกล้เคียงกันว่า
ถ้าจัดเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปหามาก ธาตุจะมีสมบัติคล้ายกันเป็นช่วง ๆ ซึ่งเมนเดเลเอฟตั้งเป็นกฎเรียกว่า กฎพิริออดิก โดยได้เสนอความคิดนี้ในปี พ.ศ. 2412 ก่อนที่ไมเออร์จะนำผลงานของเขาออกเผยแพร่ในปีต่อมา และเพื่อเป็นการให้เกียรติแก่เมนเดเลเอฟ จึงใช้ชื่อว่า ตารางพิริออดิกของเมนเดเลเอฟ
เมนเดเลเอฟได้จัดธาตุที่มีสมบัติคล้ายคลึงกันที่ปรากฏซ้ำกันเป็นช่วง ๆ ให้อยู่ในแนวตั้งหรือหมู่เดียวกันและพยายามเรียงลำดับมวลอะตอมของธาตุจากน้อยไปหามาก ถ้าเรียงตามมวลอะตอมแล้วมีสมบัติไม่สอดคล้องกัน
ก็พยายามจัดให้เข้าหมู่โดยเว้นช่องว่างไว้ในตำแหน่งที่คิดว่าน่าจะเป็นธาตุที่ยังไม่มีการค้นพบ และยังได้ใช้สมบัติของธาตุและสารประกอบอื่น ๆ นอกเหนือจากคลอไรด์และออกไซด์มาประกอบการพิจารณาด้วย โดยตำแหน่งของธาตุในตารางจะมีความสัมพันธ์กับสมบัติของธาตุ ซึ่งช่วยให้เมนเดเลเอฟสามารถทำนายสมบัติของธาตุในช่องว่างได้อย่างใกล้เคียง
อย่างไรก็ตาม เมนเดเลเอฟไม่สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดจึงต้องยกเว้นไม่จัดเรียงธาตุตามมวลอะตอมในกรณีที่ธาตุมีสมบัติไม่สอดคล้องกัน
เนื่องจากสมัยนั้นนักวิทยาศาสตร์ยังศึกษาโครงสร้างของอะตอมและไอโซโทปได้ไม่ชัดเจน ทำให้นักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อมาเกิดแนวความคิดว่า ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุไม่น่าจะขึ้นอยู่กับมวลอะตอมของธาตุ แต่น่าจะขึ้นอยู่กับสมบัติอื่นที่มีความสัมพันธ์กับมวลอะตอม
รูปยูอิลุสโลทาร์ ไมเออร์
รูปเมนเดเลเอฟ
รูปตารางธาตุของเมนเดเลเอฟ
เฮนรี โมสลีย์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้เสนอให้จัดเรียงธาตุตามเลขอะตอม เนื่องจากสมบัติต่าง ๆ ของธาตุมีความสัมพันธ์กับประจุบวกในนิวเคลียสหรือเลขอะตอมมากกว่ามวลอะตอม จึงมีการปรับปรุงตารางธาตุของเมนเดเลเอฟให้จัดเรียงธาตุตามลำดับของเลขอะตอมแทนมวลอะตอม ซึ่งเป็นตารางธาตุที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน
รูปตารางธาตุที่ใช้กันในปัจจุบัน
ขัดระเบียบกลุ่มธาตุ
เมื่อ :
วันอังคาร, 28 เมษายน 2563
จัดระเบียบกลุ่มธาตุ
วิวัฒนาการตารางธาตุ
ตารางธาตุ หมายถึง ตารางที่นักวิทยาศาสตร์จัดทำขึ้นเพื่อรวบรวมธาตุต่าง ๆ เอาไว้ด้วยกันให้เป็นหมวดหมู่เพื่อสะดวกในการศึกษา ก่อนมาเป็นตารางธาตุในปัจจุบัน ตารางธาตุได้มีวิวัฒนาการแบบต่างๆ สรุปได้โดยย่อ ดังนี้
ปี พ.ศ.2360 (ค.ศ.1817) โยฮันน์ เดอเบอไรเนอร์ (Johann Wolfgang Dobereiner) นักเคมีคนแรกที่พยายามจัดธาตุเป็นกลุ่มๆ ละ 3 ธาตุ ตามสมบัติที่คล้ายคลึงกัน เรียกว่า ชุดสาม (Triad) และพบว่า ธาตุกลางจะมีมวลอะตอมเป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของอีกสองธาตุที่เหลือ
ตัวอย่างธาตุชุดสามของเดอเบอไรเนอร์ เช่น
Li มวลอะตอม = 7.0
Na มวลอะตอม = 23
K มวลอะตอม = 39.1
แต่กฎนี้ใช้ได้กับธาตุบางหมู่เท่านั้น จึงไม่เป็นที่ยอมรับกัน
ภาพที่ 1 แสดงตารางธาตุในปัจจุบัน
ที่มา : //www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/virtual2/periodic/periodic2/table70.html
ภาพที่
2 แสดงแนวคิดการจัดตารางธาตุของโยฮันน์ เดอเบอไรเนอร์
ที่มา : //sites.google.com/site/elementandcompound/periodictable/evolution
ปี พ.ศ. 2407 (ค.ศ.1864) จอห์น อเล็กซานเดอร์ รีนา นิวแลนด์ส (John Alexander Reina Newlands) นักเคมีชาวอังกฤษพบว่าถ้านำธาตุมาเรียงตามมวลอะตอม จากน้อยไปมากแล้ว จะพบว่าธาตุที่ 8 จะมีสมบัติทางเคมีและกายภาพ คล้ายธาตุที่ 1 และจะเกิดขึ้นทุกๆ ช่วงของธาตุที่ 8 เรียกการจัดนี้ว่า Law of Octaves กฎนี้ไม่เป็นที่ยอมรับ เนื่องจากไม่สามารถอธิบายได้ว่า มวลอะตอมกับสมบัติที่คล้ายกันของธาตุนั้นมีความสัมพันธ์กันอย่างไร และกฎนี้ใช้ได้ถึงแคลเซียม (Ca) ที่มีมวลอะตอม 40 เท่านั้น
ภาพที่ 3 แสดงตารางธาตุตามแนวคิดของจอห์น อเล็กซานเดอร์ รีนา นิวแลนด์ส
ที่มา :
//sites.google.com/site/elementandcompound/periodictable/evolution
ปี พ.ศ. 2412 – 2413 (ค.ศ. 1869 – 1870) ดิมิทรี อิวาโนวิช เมนเดเลเอฟ (DmiTri Ivanovich Mendeleev) นักเคมีชาวรัสเซียได้เสนอกฎที่เรียกว่า กฎพิริออดิก ซึ่งเป็นกฎที่สำคัญทางเคมีเกี่ยวกับการจัดตารางธาตุ
กฏพิริออดิก กล่าวว่า ถ้าจัดเรียงธาตุตามมวลอะตอมของธาตุต่าง ๆ จากน้อยไปมากธาตุที่มีสมบัติคล้ายกันจะปรากฎซ้ำกันและอยู่ตรงกันเป็นช่วง ๆ
จากกฎพิริออดิก เมนเดเลเอฟ จึงจัดตารางธาตุขึ้น เรียกว่า ตารางพิริออดิกของเมนเดเลเอฟ เมนเดเลเอฟได้นำธาตุมาเรียงกันตามมวลอะตอม โดยเว้นที่ว่างสำหรับธาตุที่ยังไม่พบในขณะนั้น แต่คาดว่าน่าจะมีธาตุที่มีสมบัติตามตำแหน่งนั้นอยู่ ต่อมาภายหลังได้มีการค้นพบธาตุมากขึ้น ก็พบว่าถ้ายึดหลักการเรียงตามมวลอะตอมของเมนเดเลเอฟอย่างเคร่งครัด จะไม่สามารถทำให้ธาตุบางชนิดที่มีสมบัติคล้ายกันอยู่ในหมู่เดียวกันได้ จึงต้องสลับที่ของธาตุบางตัว แต่เมนเดเลเอฟก็ไม่สามารถอธิบายได้ว่า เพราะเหตุใดจึงต้องจัดเรียงธาตุเช่นนั้น นักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อมาจึงเกิดแนวความคิดว่า ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุไม่น่าจะขึ้นอยู่กับมวลอะตอมของธาตุ แต่น่าจะขึ้นกับสมบัติอื่นที่มีความสัมพันธ์กับมวลอะตอม
ต่อมาปี พ.ศ. 2546 (ค.ศ.1913) เฮนรี่ กวิน เจฟฟรีส์ โมสลีย์ (Henry Gwyn Jeffreys Moseley) พบว่าการเรียงธาตุตามเลขอะตอม (จำนวนโปรตอนหรืออิเล็กตรอน) จะสอดคล้องกับกฎพิริออดิกโดยไม่ต้องสลับที่ธาตุกันเหมือนการเรียงตามมวลอะตอม และได้นำมาใช้การจัดตารางธาตุในปัจจุบัน ตารางธาตุในปัจจุบัน เป็นตารางที่พัฒนาจากตารางพิริออดิกของเมนเดเลฟ เรียงธาตุตามเลขอะตอม ซึ่งลักษณะการจัดเป็นแถวในแนวตั้ง เรียกว่า หมู่ (group) มีทั้งหมด 18 แถว และการจัดแนวนอน เรียกว่า คาบ (period) ซึ่งมีทั้งหมด 7 คาบ
ตารางธาตุในปัจจุบันสามารถแบ่งได้ดังนี้
การแบ่งธาตุในแนวตั้ง (หมู่) หมู่ (group) ธาตุในแนวตั้ง แบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย A กับ B
กลุ่ม A มี 8 หมู่ คือ หมู่ IA ถึง VIIIA
หมู่ IA มีชื่อเรียกว่า โลหะแอลคาไล (Alkali metals) ประกอบด้วย Li ลิเทียม (Lithium), Na โซเดียม (Sodium - Natrium), K โพแทสเซียม (Potassium - Kalium), Rb รูบิเดียม (Rubidium), Cs ซีเซียม (Cesium), Fr แฟรนเซียม (Francium)
หมู่ IIA มีชื่อเรียกว่า โลหะแอลคไลน์เอิร์ท (Alkaline earth metals) ประกอบด้วย Be เบริลเลียม (Beryllium), Mg แมกนีเซียม (Magnesium), Caแคลเซียม (Calcium), Sr สตรอนเทียม (Strontium), Ba แบเรียม (Barium), Ra เรเดียม (Radium)
หมู่ IIIA ประกอบด้วยBโบรอน (Boron), Al อะลูมิเนียม (Aluminium), Ga แกลเลียม (Gallium), In อินเดียม (Indium), Tl แทลเลียม (Thallium)
หมู่ IVA ประกอบด้วย C คาร์บอน (Carbon), Si ซิลิกอน (Silicon), Ge เจอร์เมเนียม (Germanium), Sn ดีบุก (Tin - Stannum), Pb ตะกั่ว (Lead - Plumbum)
หมู่ VA ประกอบด้วย N ไนโตรเจน (Nitrogen), P ฟอสฟอรัส (Phosphorous), As อะซินิค (สารหนู) (Arsenic), Sb พลวง (Antimony - Stibium), Bi บิสมัท (Bismuth)
หมู่ VIA มีชื่อเรียกว่า คาลโลเจน ประกอบด้วย O ออกซิเจน (Oxygen), S ซัลเฟอร์ (กำมะถัน) (Sulfur), Se ซีลีเนียม (Selenium), Te เทลลูเรียม (Telllurium), Po โพโลเนียม (Polonium)
หมู่ VIIA มีชื่อเรียกว่า แฮโลเจน (Halogens) ประกอบด้วย F ฟลูออรีน (Fluorine), Cl คลอรีน (Chlorine), Br โบรมีน (Bromine), I ไอโอดีน (Iodine), At แอสทาทีน (Astatine)
หมู่ VIIIA มีชื่อเรียกว่า แก๊สเฉื่อยหรือแก๊สมีตระกูล (Inert gases or nobel gases) ประกอบด้วย He ฮีเลียม (Helium), Ne นีออน (Neon), Ar อาร์กอน (Argon), Kr คริปตอน (Krypton), Xe ซีนอน (Xenon), Rn เรดอน (Radon)
กลุ่ม B มี 8 หมู่ คือ IB ถึง VIIIB แต่ใน VIIIB จะมี 3 แถว ธาตุกลุ่ม B ทั้งหมดเรียกว่ากลุ่ม “ธาตุแทรนซิซัน (Transition elements)”
การแบ่งธาตุในแนวนอน (คาบ)
คาบที่ 1 มี 2 ธาตุ คือ H , He
คาบที่ 2 มี 8 ธาตุ คือ ตั้งแต่ Li ถึง Ne
คาบที่ 3 มี 8 ธาตุ คือ ตั้งแต่ Na ถึง Ar
คาบที่ 4 มี 18 ธาตุ คือ ตั้งแต่ K ถึง Kr
คาบที่ 5 มี 18 ธาตุ คือ ตั้งแต่ Rb ถึง Xe
คาบที่ 6 มี 32 ธาตุ มี 2 กลุ่ม
- กลุ่มแรก 18 ธาตุ คือ ตั้งแต่ Cs ถึง Rn
- กลุ่มที่ 2 เรียกว่า กลุ่มธาตุแลนทาไนด์ (Lanthanide series) คือ ตั้งแต่ Ce ถึง Lu
คาบที่ 7 มี 29 ธาตุ มี 2 กลุ่ม
- กลุ่มแรก 18 ธาตุ คือ ตั้งแต่ Fr ถึง Uuo
- กลุ่มที่ 2 เรียกว่า กลุ่มธาตุแอกทิไนด์ (Actinide series) คือ ตั้งแต่ Th ถึง Lr
แหล่งที่มา :
แฟรงค์ เดวิด วี. (2547). ชุดสำรวจโลกวิทยาศาสตร์องค์ประกอบพื้นฐานทางเคมี. กรุงเทพฯ: เพียร์สัน เอ็ดดูเคชัน อินโดไชน่า.
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.). (2551).หนังสือเรียนวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 เล่ม 1 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551. กรุงเทพฯ : คุรุสภาลาดพร้าว.
ศรีลักษณ์ พลวัฒนะ, และคณะ.(2551). หนังสือเรียนเสริมฯ สารและสมบัติของสาร ม.4-6 ช.4 สำนักพิมพ์แม็ค บจก. สนพ.
หัวเรื่อง และคำสำคัญ
ตารางธาตุ, วิวัฒนาการของตารางธาตุ ,การจัดธาตุเป็นหมวดหมู่
รูปแบบการนำเสนอ แบ่งตามผลผลิต สสวท.
สื่อสิ่งพิมพ์ในรูปแบบดิจิทัล
ลิขสิทธิ์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
วันที่เสร็จ
วันเสาร์, 13 ตุลาคม 2561
สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา
เคมี
ดูเพิ่มเติม